Generación automática de solitones mediante efectos termo-ópticos negativos.

El peine de frecuencias ópticas, introducido por Hänsch et al. en 1999, se ha generalizado como "medida de la luz" con un espectro en forma de peine que permite realizar mediciones precisas de la frecuencia óptica. Esta tecnología ganó el Premio Nobel de Física en 2005 y fue adoptada como norma nacional de longitud en Japón en 2009. En los últimos años, la investigación sobre los carcoms ópticos, en los que el generador (resonador) del peine de frecuencias óptico se miniaturiza hasta la microescala y el ahorro de energía, ha sido activa. El estado más estable de un peine óptico se denomina solitón óptico, y las investigaciones anteriores han demostrado que este estado puede obtenerse cambiando adecuadamente la longitud de onda de la luz de entrada con respecto a la longitud de onda de resonancia. Sin embargo, a pesar de que la longitud de onda de resonancia se ve afectada por el calor generado por la absorción y otros factores durante la generación real del Kercomb óptico (efecto termo-óptico), ha habido pocos estudios que consideren el efecto del calor.

En este estudio se ha desarrollado un nuevo modelo computacional que tiene en cuenta los efectos térmicos y, en particular, se ha demostrado computacionalmente un método de generación de solitones ópticos mediante efectos termo-ópticos negativos, que no se había considerado antes.

La Fig. 2(a) muestra un CaF₂Los resultados del cálculo se muestran cuando se utiliza un resonador como modelo. La Fig. 2(a) muestra que la intensidad de la luz aumenta rápidamente después de una entrada de luz a 0 ms, y luego disminuye y transita a un estado estable. La Fig. 2(b,c) muestra la forma de onda temporal y el espectro óptico de la luz en el resonador en este estado estable final. Este resultado muestra que en el resonador se generan pulsos empinados (solitones ópticos) y que el espectro tiene una forma de peine limpia. El mecanismo se muestra en la Fig. 2(d). En primer lugar, cuando se introduce una longitud de onda cercana a la de resonancia, la luz queda confinada dentro del resonador y su intensidad aumenta rápidamente. Esto hace que la longitud de onda de resonancia se desplace hacia el lado de mayor longitud de onda debido al efecto óptico Kerr. Entonces se genera calor debido a la absorción de la luz, y la longitud de onda de resonancia se desplaza hacia el lado de la longitud de onda corta debido al efecto termoóptico negativo. Este cambio en la longitud de onda de resonancia debido al efecto termo-óptico es prácticamente equivalente a cambiar la longitud de onda de entrada hacia el lado de la longitud de onda más larga, que es un método conocido de generación de solitones, y es el principio detrás de la generación de solitones.

Este logro demuestra que se pueden generar solitones automáticamente sin cambiar la longitud de onda de entrada de la fuente de luz, como se hace convencionalmente, y se espera que sea una de las formas más sencillas y prácticas de generar carcomas ópticos.